一种BiOBr@Bi2O2(CO3)制造技术

本发明专利技术一种BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑

【技术实现步骤摘要】
一种BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光催化材料制备
，具体为一种BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]四环素和环丙沙星作为抗生素，被应用于畜牧业中，用于预防牲畜的细菌感染，由于其过度使用，在水生环境中会有毒性而引起了关注。为了缓解这种情况，半导体的光催化降解污染物被广泛研究，以解决困境。太阳能因其清洁、可持续性、稳定和丰富，具有相当大的潜力。基于Bi(铋)的光催化剂因其在光吸收和增强载流子方面的独特潜力，特别是适当的电子带结构和可控的形貌而受到人们的广泛关注。
[0003]BiOBr中的Bi和O通过强共价键相连形成[Bi2O2]2+
层，晶体中[Br2]2‑
层和[Bi2O2]2+
层通过范德华力相连，交替排布，并沿[001]方向形成四方晶系的晶体结构，然而单一的BiOBr仍然面临着严重的光响应率有限、载流子的快速重组和电荷分离效率差，导致光催化活性低，限制了实际应用。
[0004]Bi2O2CO3虽然载流子分离能力较强，但其禁带宽度较大，只对占太阳光谱5％左右的紫外光响应，对太阳能的利用率较低。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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x/>核壳结构光催化剂及其制备方法和应用，所述BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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增强了异质结光催化剂紫外和可见光下的光吸收，提高了异质结光催化剂光生电子和空穴分离及加速载流子迁移速率，增强了光生电子和空穴的氧化还原能力，还能在暗光下催化降解有机物。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂，其以BiOBr为核，以Bi2O2(CO3)1‑
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为壳，形成BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构Z型异质结，所述Bi2O2(CO3)1‑
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为氮掺杂的Bi2O2CO3。
[0008]一种BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：将Bi(NO3)3·
5H2O和NaBr加入水中，溶解得到混合液1，将混合液1进行水热反应，反应完成后所得沉淀依次进行洗涤、干燥，得到BiOBr；
[0010]步骤2：将BiOBr和尿素加入水中，分散后得到混合液2；
[0011]步骤3：将混合液2进行水热反应，反应完成后，所得反应产物洗涤、干燥，得到BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂。
[0012]优选的，步骤1中，Bi(NO3)3·
5H2O和NaBr的摩尔比为1:1。
[0013]优选的，步骤2中，BiOBr和尿素的摩尔比为(0.5
‑
4)：(0.25
‑
1)。
[0014]优选的，步骤2中，混合液2中BiOBr和尿素的浓度分别为(0.0125
‑
0.1)mol/L和
(0.00625
‑
0.05)mol/L。
[0015]优选的，步骤3中，水热反应的温度为160
‑
200℃，时间为1
‑
4h。
[0016]所述的BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂在暗光或光照条件下催化降解抗生素中的应用。
[0017]所述的BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂在暗光或光照条件下降解染料中的应用。
[0018]所述的BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂在暗光或光照条件下降解双酚A中的应用。
[0019]优选的，所述光照条件为紫外光或可见光。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0021]本专利技术将BiOBr与Bi2O2(CO3)1‑
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复合构筑Z型异质结，并且部分N替代CO3‑
，部分N间隙在BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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晶体中增强了异质结光催化剂紫外和可见光下的光吸收，提高异质结光催化剂光生电子和空穴分离及加速载流子迁移速率，增强了光生电子和空穴的氧化还原能力。在N离子间隙和BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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界面电场的作用下，BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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x Z型异质结中，Bi2O2(CO3)1‑
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存储空穴h
+
，BiOBr存储e
‑
，在暗光下，可以直接降解抗生素等，本专利技术异质结光催化剂在暗光、紫外光和可见光照射下均可降解四环素和罗丹明B、环丙沙星和双酚A等，且光催化性能显著提高，在抗生素、染料和双酚A降解中具有良好的应用前景。
[0022]本专利技术采用水热法进行制备，操作简单，反应条件温和，BiOBr与Bi2O2(CO3)1‑
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构筑的Z型异质结在改善异质结光催化剂紫外和可见光下的光吸收同时还可以提高整个材料体系的生电子和空穴氧化还原能力，异质结光催化剂制备时存储有空穴h
+
和e
‑
，使制备的异质结光催化剂在暗光、紫外光和可见光照射下均可降解四环素和罗丹明B、环丙沙星和双酚A等，且光催化性能显著提高，在抗生素和染料降解中具有良好的应用前景。
附图说明
[0023]图1是本专利技术对比例1、实施例1
‑
4、对比例2所制备的光催化剂的XRD图。
[0024]图2是本专利技术对比例1所制备的纳米花球状BiOBr的SEM图。
[0025]图3是本专利技术对比例2制备的片状Bi2O2CO3光催化剂的SEM图。
[0026]图4是本专利技术实施例2制备的BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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光催化剂的SEM图。
[0027]图5是本专利技术对比例1、对比例2和实施例2制备的BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂，其特征在于，其以BiOBr为核，以Bi2O2(CO3)1‑
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为壳，形成BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构Z型异质结，所述Bi2O2(CO3)1‑
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为氮掺杂的Bi2O2CO3。2.一种BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将Bi(NO3)3·
5H2O和NaBr加入水中，溶解得到混合液1，将混合液1进行水热反应，反应完成后所得沉淀依次进行洗涤、干燥，得到BiOBr；步骤2：将BiOBr和尿素加入水中，分散后得到混合液2；步骤3：将混合液2进行水热反应，反应完成后，所得反应产物洗涤、干燥，得到BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂。3.根据权利要求2所述的BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳结构光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，Bi(NO3)3·
5H2O和NaBr的摩尔比为1:1。4.根据权利要求2所述的BiOBr@Bi2O2(CO3)1‑
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核壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈国强，张碧鑫，冯帅军，杨迁，毕钰，刘莹，刘甜，王泽琼，刘文龙，任慧君，夏傲，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：